几线制的称谓,是在两线制变送器诞生后才有的。这是电子放大器在仪表中广泛应用的结果,放大的本质就是一种能量转换过程,这就离不开供电。因此最先出现的是四线制的变送器;即两根线负责电源的供应,另外两根线负责输出被转换放大的信号(如电压、电流等)。DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表的出现,使供电为220VAC,输出信号为0-10mADC的四线制变送器得到了广泛的应用,目前在有些工厂还可见到它的身影。
要实现两线制变送器必须同时满足以下条件
1、变送器的输出端电压V等于规定的最低电源电压减去电流在负载电阻和传输导线电阻上的压降。即:V≤Emin-Imax×RLmax
2、变送器的正常工作电流I必须小于或等于变送器的输出电流。即:I≤Imin
3、变送器的小消耗功率P不能超过下式,通常P<>
P<>
式中Emin为最低电源电压,对多数仪表而言Emin=24×(1%-5%)=22.8V,5%为24V电源允许的负向变化量;Imax=20mA;Imin=4mA;RLmax=250Ω+传输导线电阻。
如果变送器在设计上满足了上述三个条件,就可实现两线制传输。所谓两线制即电源、负载串联在二起,有限公共点,而现场变送器与控制室仪表之间的信号联络及供电仅用两根电线,这两根电线既是电源线又是信号线。两线制还便于使用安全栅,利于安全防爆。
两线制变送器接线示意图
两线制变送器如图所示,其供电为24VDC,输出信号为4-20mA,负载电阻为250Ω,24V电源的负线电位最低,它就是信号公共线,对于智能变送器还可在4-20mA信号上加载HART协议的FSK键控信号。
由于4-20mADC(1-5VDC)信号制的普及和应用,在控制系统应用中为了便于连接,就要求信号制的统一,为此要求一些非电动单元组合的仪表,如在线分析、机械量、电量等仪表,能采用输出为4-20mA信号制,但是由于其转换电路复杂、功耗大等原因,难以全部满足上述的三个条件,而无法做到两线制,就只能采用外接电源的方法来做输出为4-20mADC的四线制变送器了。
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